[PDF] Physique et Réalité : le Temps existe-t-il ?

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14-09-2011

Thibault Damour

avec l'aide de C. Gourgues et M-C Vergne

Physique et Réalité : le Temps existe-t-il ? Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 1 / 39

Einstein

Théories de la Relativité

1905,1915

Vertiges relativistes de la physique et de l'astrophysique moderne Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 2 / 39

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 3 / 39 Trou Noir Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 4 / 39

TEMPS et RELATIVITÉ

Optical Clocks and Relativity C. W. Chou, et al. Science 329, 1630 (2010);

Horloges stables à 10

-17 df/f = -v 2 / 2c 2 = gh/c 2

v =10 m/s = 36 km/h h = 33 cm Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 5 / 39

Relativit

´e et GPSThibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 6 / 39

TEMPS et PULSARS BINAIRES PSR B1534+12

Period, P....................... 3.790444080643456(3) ms Orbital period, Pb ............ 0.420737299153(4) days PSR B1913+16 Period , P ..................... 59.0299952695(8) ms Orbital period, Pb ........... 0.322997448930 (4) days Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 7 / 39

Science et humanismeE. SCHRÖDINGER, Dublin, IAS, 1950

" La science comme élément constitutif de l'humanisme » " Quelle est la valeur de la recherche scientifique ? [...] ses conséquences pratiques dans la technologie, l'industrie, [...] non plutôt contribuer à répondre à la question de Plotin : " Et nous, qui sommes nous en définitive ? » » Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 8 / 39

Impact philosophique de la physique moderne ?

Comment penser le temps apr

`es les th´eories de la relativit´e restreinte (qui enl `eve tout sens au "maintenant"), et g´en´erale (qui permet de concevoir l"" ´emergence" de l"espace et du temps en un Big-Bang cos- mique) ?Comment penser la r ´ealit´e apr`es la th´eorie quantique (qui la d´ecrit comme une superposition de mondes multiples) ? Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 9 / 39

Conception habituelle du Temps

H ´eraclite : "Panta rei" ("Tout s"´ecoule")Virgile : "Fugit irreparabile tempus" Ronsard : "Le temps s"en va, le temps s"en va ma Dame,

Las ! le temps non, mais nous nous en allons,

Et t ˆot serons´etendus sous la lame,:::"Lamartine : "

ˆO temps suspends ton vol ! [:::]

L"homme n"a point de port, le temps n"a point de rive ;

Il coule et nous passons !"

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 10 / 39

Conception habituelle du Temps

Petit Robert (1977) : "TempsI. Milieu ind´efini o`u paraissent se d´erouler irr ´eversiblement les existences dans leur changement, les´ev´enements et les ph

´enom`enes dans leur succession."Bergson (Dur

´ee et simultan´eit´e, 1923) : "Le sens commun croit`a un temps unique, le m ˆeme pour tous lesˆetres et pour toutes choses [:::]. Chacun de nous se sent durer [:::] il n"y a pas de raison, pensons-nous pour que notre dur ´ee ne soit pas aussi bien la dur´ee de toutes choses."Jank ´el´evitch (Quelque part dans l"inachev´e, 1978) : ":::mˆeme si le dernier corps c ´eleste venait`a disparaˆıtre dans la conflagration uni- verselle, le temps continuerait `a couler. L"homme ne serait plus l`a pour nommer les jours de la semaine et les mois de l"ann

´ee:::; il n"y au-

rait plus d"horloges pour compter le temps:::: mais la temporalit´e du temps survivrait `a l"an´eantissement de tous les calendriers et de toutes les horloges de l"univers." Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 11 / 39

Conception habituelle du Temps

Newton : "Hitherto I have laid down the definitions of such words as are less known, and explained the sense in which I would have them to be understood in the following discourse. I do not define time, space, place, and motion, as being well known to all. Only I must observe, that the common people conceive those quantities under no other no- tions but from the relation they bear to sensible objects. And thence arise certain prejudices, for the removing of which it will be convenient to distinguish them into absolute and relative, true and apparent, math- ematical and common. I. Absolute, true, and mathematical time, of itself, and from its own na- ture, flows equably without relation to anything external, and by another name is called duration: relative, apparent, and common time is some sensible and external (whether accurate or unequable) measure of du- ration by the means of motion, which is commonly used instead of true time; such as an hour, a month, a year." Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 12 / 39

Conception habituelle du Temps

En r

´esum´e :

Le Temps est habituellement pens

´e comme quelque chose :

(i)d"ext´erieur`a l"univers mat´eriel, (ii)de commun`a toute la r´ealit´e, (iii)d"irr´eversible, (iv)qui "passe", ou "coule", en entraˆınant le "maintenant" du pass´e vers le futur. Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 13 / 39

Le Temps selon la Physique

(i)le Temps n"est pas ext´erieur`a l"univers mat´eriel (ii)le Temps n"est pas commun`a toute la r´ealit´e mais peut n"ˆetre d

´efini que "localement"

(iii)le Temps est fondamentalement r´eversible

(iv)le "passage du Temps" est une illusionThibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 14 / 39

Le bloc Espace-Temps

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 15 / 39

Le bloc Espace-Temps (II)

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 16 / 39 Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 17 / 39

Temps et Relativit

´e RestreinteVoyager dans le temps ?

H.G. Wells

The Time Machine, 1895

Possible !Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 18 / 39 Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 19 / 39

Temps et Relativit

´e RestreinteVOYAGE QUASI-INSTANTANÉ DANS LE FUTURThibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 20 / 39

Disparition du " présent » Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 21 / 39

Avril 1922 : Einstein à Paris " Le temps n'existe pas » Débat Einstein - Bergson Proust " seul l'instant présent, perçu dans une mouvance éternelle est réel »

" notre vrai moi est affranchi de l'ordre du temps » et peut avoir accès à " l'essence permanente et habituellement cachée des choses » Décembre 1921 - lettre à A. de Guiche : " Que j'aimerais vous parler d'Einstein ! On a beau m'écrire que je dérive de lui, ou lui de moi, je ne comprends pas un seul mot à ses théories, ne sachant pas l'algèbre. Et je doute pour sa part qu'il ait lu mes romans. Nous avons paraît-il une manière analogue de déformer le Temps. » Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 22 / 39

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 23 / 39

Proust

Le temps retrouvé

" ... comme si les hommes étaient juchés sur de vivantes échasses grandissant sans cesse, parfois plus hautes que des clochers, .... Et j'y décrirais les hommes,cela dût-il les faire ressembler à des êtres monstrueux, comme occupant dans le Temps une place autrement considérable que celle si restreinte qui leur est réservée dans l'espace, une place, au contraire, prolongée sans mesure, puisqu'ils touchent simultanément, comme des géants, plongés dans les années, à des époques vécues par eux, si distantes, -- entre lesquelles tant de jours sont venus se placer -- dans le Temps. » Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 24 / 39

Espace-Temps

´elastique de la Relativit´e G´en´erale

Relativit

´e restreinte Relativit´e g´en´eraleThibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 25 / 39

Le camembert du temps et de l"espace (Dali)

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 26 / 39

Temps et Relativit

´e G´en´eraleLa vulgarisation scientifique a tendance, quand elle parle de cosmolo- gie relativiste, et notamment du big bang, `a utiliser un langage qui sugg `ere que la Relativit´e G´en´erale r´eintroduit la notion deflux temporel, que la Relativit ´e Restreinte avait abolie. Au contraire, la vari´et´e infinie des cosmos einsteiniens possibles fournit des exemples frappants de "mondes" o `u l"irr´ealit´e du flux temporel devient palpable.Exemples :

Univers de G

¨odel (1949)

Univers avec trous de vers

Univers de Gold (1962)

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 27 / 39

Temps et Relativit

´e G´en´eraleUnivers de G

¨odel (1949)Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 28 / 39

Temps et Relativit

´e G´en´eraleUnivers avec trous de vers

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 29 / 39

Temps et Relativit

´e G´en´eraleUnivers de Gold (1962)Un cosmos possible où le temps ne

" s'écoule » pas partout dans le même sensThibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 30 / 39

Temps et Irr

´eversibilit´e

Seconde loi de la thermodynamique :

dSdt

0Origine de la seconde loi ?

Les deux versions de l""hypoth

`ese A" de Boltzmann 1897 : I hypoth`eseAglobale: L"Universentiera commenc´e dans un´etat tr`es improbable, et se trouve toujours dans un

´etat improbable.

I hypoth`eseAlocale: seule lar´egion locale(mais assez grande) de l"Univers autour de nous se trouve `a pr´esent dans un´etat improbable : fluctuation entropique ,et "anthropique" Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 31 / 39 "L"Univers de Boltzmann" et l"Origine de l"Irr

´eversibilit´eBoltzmann 1897

Pluralité de " mondes » éphémères où le " temps » ( S ) " semble » s'écouler dans des sens variés

Analogie :

antichrones antipodes"flux temporel" = ph ´enom`ene illusoire´emergent, induit localement par un gradient spatio-temporel d"entropie Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 32 / 39

Boltzmann Brains (Albrecht, Sorbo 2004)

Tr `es r´ecemment (Dyson, Kleban, Susskind 2002, Albrecht, Sorbo 2004) l"argument d"une probabilit

´e plus grande pour avoir un seul observateur,

ou m ˆeme un´eph´em`ere "cerveau de Boltzmann" d´esincarn´e a´et´e vive- ment d

´ebattu dans le cadre du "Multivers".Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 33 / 39

Cosmologie et irr

´eversibilit´ePourquoi tout le cosmos visible a-t-il "commenc

´e" dans un´etat sp´ecial

impliquant la deuxi `eme loi ? (Penrose)Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 34 / 39

Cosmologie primordiale et la deuxi

`eme loi

Paradigme de l"inflation chaotique (et

´eternelle)Paradigme de l"inflation chaotique (et

´eternelle)

Linde (1983, 1986); Vilenkin (1983);:::

L=R-12

(@')2-12 m2'2Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 35 / 39

Cosmologie primordiale et la deuxi

`eme loi

Paradigme de l"inflation chaotique (et

´eternelle)D"apr

`es :The Self-Reproducing Inflationary Universe, Andrei LindeThibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 36 / 39

Ur-cosmologies sp

´eculatives

"tunneling from nothing" "pre-big-bang" "emergence (Vilenkin) (Gasperini-Veneziano) of space" (Damour-Henneaux- Nicolai),:::Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 37 / 39

Espace-Temps : Classique versus Quantique

Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 38 / 39

Physique et R

´ealit´eKant :"O na admis jusqu"ici que toutes nos connaissances doiv entse r ´egler sur les objets,:::Que l"on cherche donc une fois si nous ne serions pas plus heureux dans les probl `emes de la m´etaphysique, en supposant que les objets se r `eglent sur notre connaissance."Einstein :"La v ´eritable difficult´e tient`a ce que la physique est une sorte de m ´etaphysique : la physique d´ecrit la "r´ealit´e". Or, nous ne savons pas ce qu"est la r ´ealit´e, nous ne la connaissons qu"`a travers la descrip- tion qu"en donne la physique !""prendre au s ´erieux" ce que nous sugg`ere la physique ; cf. Einstein a Besso : "tu ne prends pas au s ´erieux la quadridimensionalit´e de la relativit

´e:::""Pour nous, physiciens dans l"

ˆame, la s´eparation entre pass´e, pr´esent et avenir, ne garde que la valeur d"une illusion, si tenace soit-elle." Thibault Damour (IHES)Physique et R´ealit´eCDC 14/09/2011 39 / 39quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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